PPAR酌基因調(diào)控豬脂肪沉積研究進(jìn)展

李　琳　鄭　卓　賀紅專（湖南省益陽市赫山區(qū)畜牧水產(chǎn)局，湖南益陽 413002）

PPAR酌基因調(diào)控豬脂肪沉積研究進(jìn)展

李琳鄭卓賀紅專
（湖南省益陽市赫山區(qū)畜牧水產(chǎn)局，湖南益陽 413002）

院PPAR酌是調(diào)控細(xì)胞功能和基因轉(zhuǎn)錄的一個(gè)重要基因，是脂肪細(xì)胞基因表達(dá)和胰島素細(xì)胞間信號(hào)傳遞的主要調(diào)節(jié)者，在脂肪細(xì)胞分化和機(jī)體能量堯葡萄糖和脂肪代謝調(diào)控中起著重要作用遙PPAR酌不僅是脂肪組織發(fā)育的中心調(diào)控劑，而且在轉(zhuǎn)錄水平上調(diào)控多種參與脂肪酸轉(zhuǎn)運(yùn)和代謝相關(guān)的基因遙因此，揭示PPAR酌基因的表達(dá)規(guī)律和分子作用機(jī)制，可以為研究脂肪在豬體內(nèi)沉積過程提供重要的理論基礎(chǔ)遙本文將就近年來關(guān)于PPAR酌基因調(diào)控豬脂肪代謝的分子機(jī)制進(jìn)行綜述遙

院PPAR酌曰脂肪曰豬曰代謝

隨著人民生活水平的提高，人們對(duì)豬肉產(chǎn)品的需求結(jié)構(gòu)發(fā)生了巨大變化，不再局限于量的滿足，更加注重肉的風(fēng)味、口感。近幾十年來，豬的生長速度、飼料轉(zhuǎn)化率等都有了大幅提高，瘦肉的產(chǎn)量快速增加；但隨著生產(chǎn)性能的提高，豬肉品質(zhì)尤其是感官品質(zhì)和加工性能明顯下降。目前，消費(fèi)者普遍認(rèn)為脂肪攝入過多對(duì)人體健康有害，一方面要求肌肉中不能含有太多脂肪，一方面又對(duì)肉的品質(zhì)提出了較高要求，這就對(duì)現(xiàn)代養(yǎng)豬生產(chǎn)提出了嚴(yán)峻考驗(yàn)。而脂肪是豬肉的組成部分，其存在對(duì)肉類的食用品質(zhì)和加工特性等有非常重要的作用。

脂肪細(xì)胞的增殖與分化是一個(gè)由多種基因轉(zhuǎn)錄調(diào)控的過程，在這個(gè)過程中，PPAR γ基因是主要的調(diào)控者，PPAR γ不僅能夠促進(jìn)脂肪細(xì)胞分化，增加脂肪細(xì)胞的數(shù)量，還可以使脂肪組織中的脂肪代謝相關(guān)基因表達(dá)量升高。因此，本文就近年來PPAR γ調(diào)控脂肪細(xì)胞代謝的相關(guān)研究進(jìn)行整理，為深入研究PPAR γ基因調(diào)控脂肪細(xì)胞在豬體內(nèi)沉積過程提供重要的理論基礎(chǔ)。

1　脂肪研究概述

1.1脂肪對(duì)肉品質(zhì)的影響

動(dòng)物脂肪分為皮下脂肪、肌間脂肪和肌內(nèi)脂肪，但肌間脂肪的組成與性質(zhì)和皮下脂肪相近，所以一般認(rèn)為脂肪主要分為皮下脂肪和肌內(nèi)脂肪[1]。肉品加工涉及的脂肪主要是貯存于皮下的脂肪以及存在于肌肉中的肌內(nèi)脂肪，其脂肪含量的高低以及脂肪酸組成上的差異，對(duì)肉類食品的感官品質(zhì)、營養(yǎng)價(jià)值和加工特性等有重要作用。最近幾十年來，豬的營養(yǎng)水平改善、飼養(yǎng)方式改變使得豬肉的品質(zhì)發(fā)生了明顯下降，這其中主要表現(xiàn)在肌內(nèi)脂肪含量和脂肪品質(zhì)下降[2]，這使得現(xiàn)代養(yǎng)豬業(yè)為消費(fèi)者提供品質(zhì)優(yōu)良的豬肉面臨著嚴(yán)峻的考驗(yàn)。

豬的皮下脂肪是肉品加工中常用的原料，主要成分為甘油三酯、膽固醇、甘油二酯、甘油一酯及游離脂肪酸等。肌內(nèi)脂肪主要分布在肌肉內(nèi)的肌束和肌纖維之間，由肌內(nèi)脂肪組織和肌纖維中的脂肪組成，肌纖維中的脂肪則是由肌漿中的甘油三酯液滴、膜脂、磷脂和膽固醇組成。肌內(nèi)脂肪的積累使肌肉表現(xiàn)出大理石花紋，其數(shù)量和分布的不同可使肌肉呈現(xiàn)出不同程度的大理石紋，適當(dāng)含量的肌內(nèi)脂肪從肌纖維間融化出來可以使肉類柔軟多汁、口感細(xì)嫩。因此提高豬的肌內(nèi)脂肪含量及調(diào)節(jié)豬皮下脂肪品質(zhì)使之更符合人類健康和肉品加工的需求是當(dāng)今肉品科學(xué)中的研究熱點(diǎn)。

1.2影響脂肪沉積的因素

1.2.1品種

脂肪含量主要受遺傳和飼養(yǎng)的影響[3]。一般來說，我國地方品種豬肌內(nèi)脂肪含量較高，背膘較厚，肉品質(zhì)要比國外品種豬好[4]。

1.2.2性別

公豬由于性激素及代謝上的差異，皮下脂肪沉積較少。研究發(fā)現(xiàn)，胴體的脂肪含量閹豬最高，母豬次之，未閹割公豬胴體的脂肪含量最低而瘦肉產(chǎn)量最高[5,6]。

1.2.3能量水平

能量水平與動(dòng)物的生產(chǎn)密切相關(guān)，總的來說能量水平越高，胴體脂肪沉積增多。肌內(nèi)脂肪是最后的脂肪沉積部位，對(duì)不同能量水平有不同的反應(yīng)方式。研究表明，飼喂高能量水平日糧顯著提高了豬肌內(nèi)脂肪含量和背膘厚[7]。

1.2.4日糧中的脂肪含量

日糧中的脂肪主要影響豬肉的脂肪含量。日糧脂肪酸在豬腸道內(nèi)被吸收后，大部分沉積于脂肪組織，也有少部分沉積到肌肉中[8]。研究表明，豬高能日糧中每增加1%的脂肪，豬背膘厚度也會(huì)增加0.0024～0.059 cm，但肌內(nèi)脂肪含量無明顯變化[9]。

1.2.5蛋白和氨基酸水平

在整個(gè)生長和育肥階段，飼喂低蛋白日糧后，肌內(nèi)脂肪含量增加；在育肥階段飼喂賴氨酸缺乏日糧，同樣顯著增加了背最長肌的肌內(nèi)脂肪含量。

2　PPAR酌基因與脂肪細(xì)胞分化

2.1PPAR酌基因

過氧化物酶體增殖物激活受體（peroxisome proliferator-activated receptor,PPAR）是調(diào)節(jié)目標(biāo)基因表達(dá)的核內(nèi)受體轉(zhuǎn)錄因子超家族成員，屬于II型核受體超家族成員之一，于1990年發(fā)現(xiàn)而命名為PP激活受體[10]。在不同物種中已經(jīng)發(fā)現(xiàn)了它的3種亞型：PPARα、PPAR β/δ和PPAR γ。人類PPAR γ基因位于3號(hào)染色體短臂上，含有9個(gè)外顯子，包含超過100 kb的基因組DNA[11]，小鼠和豬的PPAR γ基因分別位于6號(hào)和13號(hào)染色體上。PPAR γ有PPAR γ1和PPAR γ2兩種亞型，PPAR γ2幾乎完全表達(dá)于脂肪組織中，而PPAR γ1表達(dá)部位較為廣泛。PPAR γ基因包含不保守N端A/B區(qū)域、高度保守的DNA結(jié)合區(qū)（DBD）和C端配體結(jié)合區(qū)（LBD）[12]。PPAR γ基因在動(dòng)物脂肪組織中表達(dá)量最豐富，具有脂肪組織特異性，在肌肉、肝、腎、肺及腸道中也有表達(dá)。PPAR γ發(fā)揮其轉(zhuǎn)錄活性需要與核激素受體結(jié)合形成異源二聚體，才能啟動(dòng)脂質(zhì)合成與分化相關(guān)基因的表達(dá)。

2.2PPAR酌與脂肪細(xì)胞分化

脂肪細(xì)胞來源于間充質(zhì)干細(xì)胞，經(jīng)歷成脂肪細(xì)胞、前脂肪細(xì)胞和不成熟脂肪細(xì)胞，最終分化為成熟脂肪細(xì)胞，其分化過程是由一系列基因和調(diào)控因子共同協(xié)作下完成的。PPAR γ屬于核激素受體，在動(dòng)物脂肪組織中表達(dá)最豐富。研究表明，PPAR γ能夠促使纖維細(xì)胞或者骨髓間充質(zhì)干細(xì)胞向脂肪細(xì)胞分化[13]，并且在脂肪細(xì)胞分化的過程中，PPAR γ的表達(dá)量也會(huì)增加[14]，過表達(dá)KLF13基因可以促進(jìn)豬脂肪細(xì)胞的分化，而在這個(gè)過程中，PPAR γ的表達(dá)量增加[15]；通過檢測(cè)發(fā)現(xiàn)，PPARγ表達(dá)量隨著脂肪細(xì)胞分化的時(shí)間而增加，而一旦抑制脂肪細(xì)胞的分化，PPAR γ的活性也被抑制[16-18]；這些研究提示，PPAR γ與脂肪細(xì)胞分化存在緊密的聯(lián)系，在脂肪細(xì)胞分化的過程中，PPAR γ的活性會(huì)發(fā)生改變。通過基因敲除技術(shù)敲除3T3-L1細(xì)胞中PPAR γ1基因和PPAR γ2基因，發(fā)現(xiàn)完全阻止了脂肪細(xì)胞的形成，而此時(shí)再通過過表達(dá)外源性PPAR γ2基因可以扭轉(zhuǎn)局面，形成脂肪細(xì)胞[19]。在體外PPAR γ基因缺失的胚胎干細(xì)胞（embryonic stem cell，ES）能分化為多種組織，但就是不能分化為脂肪組織[20]。而通過Makorin環(huán)指蛋白1（MKRN1）介導(dǎo)的泛素化使得內(nèi)源性PPARγ蛋白降解能夠阻止脂肪細(xì)胞的分化[21]。以上研究提示我們，PPAR γ可以啟動(dòng)脂肪細(xì)胞分化，而脂肪細(xì)胞的形成需要PPAR γ基因的參與。

2.3PPAR酌調(diào)控脂肪細(xì)胞分化的機(jī)制

PPAR可通過多條信號(hào)通路參與脂肪細(xì)胞的分化，但遺憾的是，PPAR γ下游的靶基因研究還尚不全面，而其他的調(diào)控因子通過直接或者間接影響PPAR γ進(jìn)而參與脂肪細(xì)胞的分化?？梢哉fPPAR γ處于整個(gè)復(fù)雜調(diào)控系統(tǒng)的中心位置，是調(diào)節(jié)脂肪細(xì)胞分化的主要因子。

2.3.1C/EBP家族

CAAT/增強(qiáng)子結(jié)合蛋白家族（C/EBPs）屬于一個(gè)具有堿性亮氨酸拉鏈的轉(zhuǎn)錄因子家族，其成員C/EBPβ和C/EBPδ對(duì)脂肪細(xì)胞分化有重要作用并且能活化PPARγ這個(gè)脂肪形成的關(guān)鍵轉(zhuǎn)錄因子。研究發(fā)現(xiàn)，在3T3-L1前體脂肪細(xì)胞分化過程中C/EBPβ和C/EBPδ的表達(dá)量激增，而調(diào)節(jié)脂肪細(xì)胞分化的主要因子PPARγ后表達(dá)[22]。C/EBPβ和C/EBPδ可以直接活化PPARγ進(jìn)而誘導(dǎo)脂肪細(xì)胞分化；也有研究發(fā)現(xiàn)，C/EBPβ和C/EBPδ的產(chǎn)物結(jié)合Kruppel樣轉(zhuǎn)錄因子5（Kruppel-like factors 5,KLF5）基因的啟動(dòng)子，激活KLF5基因表達(dá)，表達(dá)產(chǎn)生的KLF5激活PPAR γ基因表達(dá)，從而促進(jìn)脂肪細(xì)胞分化。

2.3.2KLF家族

Kruppel樣轉(zhuǎn)錄因子（Kruppel-like factors,KLF）是一類具有鋅指結(jié)構(gòu)的轉(zhuǎn)錄因子，在脂肪細(xì)胞分化中發(fā)揮重要的調(diào)控作用，其家族有多個(gè)成員參與調(diào)控脂肪細(xì)胞分化的過程，其中KLF4、KLF6和KLF15正向調(diào)控脂肪細(xì)胞分化，KLF2、KLF3和KLF7負(fù)向調(diào)控脂肪細(xì)胞分化[23]。KLF直接結(jié)合到PPAR γ基因的啟動(dòng)子，激活PPAR γ基因表達(dá)，促進(jìn)脂肪細(xì)胞分化；KLF4激活CEBP β基因表達(dá)，進(jìn)而引起KLF5的表達(dá)，最終導(dǎo)致脂肪細(xì)胞分化，敲除KLF4基因會(huì)導(dǎo)致CEBP β的表達(dá)量下降，引起脂肪細(xì)胞分化抑制[24]。研究發(fā)現(xiàn)，KLF2能通過結(jié)合PPAR γ的啟動(dòng)子，抑制PPAR γ啟動(dòng)子活性，從而使得PPAR γ基因表達(dá)量降低，進(jìn)而抑制脂肪細(xì)胞的分化[25]?？梢?，KLF家族基因發(fā)揮調(diào)控脂肪細(xì)胞分化的功能需要PPAR γ基因的介導(dǎo)，KLF家族基因影響PPAR γ基因的活性進(jìn)而影響脂肪細(xì)胞分化。

2.3.3其他轉(zhuǎn)錄因子

PPAR γ基因調(diào)控脂肪細(xì)胞分化的過程還受到其他一系列調(diào)控因子的影響，如Krox-20、KLF5、EBF、ZNF453、TCF7L2和ADD1/SREBP1c等可以促進(jìn)PPARγ的表達(dá)[26-28]，而GATA2/3、IRF和β-catenin/TCF可以抑制PPAR γ的表達(dá)[29,30]，進(jìn)而影響脂肪細(xì)胞分化。

2.4PPAR酌與豬肌內(nèi)脂肪沉積

PPAR γ激活后可參與調(diào)控肌內(nèi)脂肪的合成，其表達(dá)量與調(diào)控脂肪代謝的基因密切相關(guān)[31]。研究表明，飼喂高能日糧可以提高榮昌豬肌內(nèi)脂肪的含量，同時(shí)PPAR γ基因表達(dá)量上升[32]。降低日糧蛋白水平使得PPAR γ基因被激活，引起豬肌肉中脂肪含量提高[33]。相同的研究表明PPAR γ基因可在骨骼肌細(xì)胞上有效表達(dá)并與IMF代謝呈現(xiàn)一定的關(guān)聯(lián)度，PPAR γ基因表達(dá)量趨于下降，脂肪沉積量明顯減少[34]。綜上所述，PPAR γ基因可能是影響肌內(nèi)脂肪代謝的關(guān)鍵基因，其表達(dá)量升高肌內(nèi)脂肪含量增加，表達(dá)量下降肌內(nèi)脂肪含量減少。

3　小結(jié)

雖然人們?cè)谘芯縋PAR γ調(diào)控豬脂肪代謝等方面已做了大量研究工作，對(duì)PPAR γ調(diào)控豬脂肪細(xì)胞代謝過程有較為全面的了解，然而，脂肪代謝的調(diào)控不僅涉及激素影響下的脂肪和糖類等物質(zhì)代謝途徑之間的相互關(guān)系，還涉及脂肪、肝臟和肌肉等多個(gè)組織器官的功能協(xié)調(diào)，因而要制定一個(gè)可以控制豬脂肪沉積的途徑是一件極為困難的事情，所以豬脂肪代謝的研究將是一項(xiàng)長期而有意義的工作。

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院S828.2

院B

院1673-4645(2016)08-0057-04

2016-06-21

李琳（1974-），女，漢族，湖南益陽人，獸醫(yī)師，主要從事畜牧獸醫(yī)工作